基于節(jié)點分類和注水功率分配的多中繼選擇方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于節(jié)點分類和注水功率分配的多中繼選擇方法，包括：系統(tǒng)中多個中繼節(jié)點的任意組合，當(dāng)組合中僅存在電池供電的中繼節(jié)點時，計算值；當(dāng)組合中僅存在電網(wǎng)供電的中繼節(jié)點時，計算值；當(dāng)組合中同時存在電池供電和電網(wǎng)供電的中繼節(jié)點時，對于采用電池供電的中繼節(jié)點，計算值；對于采用電網(wǎng)供電的中繼節(jié)點，計算值，將這兩值之和作為該組合的值；然后選取最大值對應(yīng)的組合中的中繼節(jié)點為所選中繼節(jié)點。本發(fā)明在多中繼選擇中進行功率分配，并利用分配的功率為電池供電的中繼節(jié)點分配信噪比權(quán)重，對電池供電和電網(wǎng)供電的中繼節(jié)點，分別從分配功率和節(jié)點負(fù)荷的角度考慮中繼選擇的公平性，延長網(wǎng)絡(luò)生命周期。
【專利說明】
基于節(jié)點分類和注水功率分配的多中繼選擇方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于移動通信技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種基于節(jié)點分類和注水功率分配的多 中繼選擇方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 協(xié)作通信系統(tǒng)中，根據(jù)參與協(xié)作中繼節(jié)點的數(shù)目可W將中繼選擇劃分為單中繼選 擇和多中繼選擇。多中繼選擇能構(gòu)成一種虛擬MIMO效應(yīng)，是一種可實現(xiàn)的與MIMO系統(tǒng)性能 近似的通信手段。有關(guān)文獻曾公開了一種基于剩余能量的多中繼選擇方法，該方法提出同 時考慮中繼節(jié)點的剩余能量和信道狀態(tài)，通過權(quán)重函數(shù)來選擇中繼節(jié)點。也有文獻公開了 一種D刊辦作網(wǎng)絡(luò)中基于遺傳算法的多中繼選擇，取得了較好的通信性能，但是復(fù)雜度較高。 還有文獻公開了在確保信道容量的條件下減少實際參與協(xié)作的中繼節(jié)點數(shù)目的算法，降低 了運算的復(fù)雜度。
[0003] 然而，現(xiàn)有的算法忽視了現(xiàn)實應(yīng)用中的一些問題，例如，信道條件良好的中繼鏈路 被選擇的頻率更高，當(dāng)中繼設(shè)備為電池供電的用戶設(shè)備時，中繼導(dǎo)致能量的快速消耗，對用 戶來說是難W承受的，會嚴(yán)重?fù)p害用戶體驗;其次，在考慮公平中繼選擇的時候，對于不同 類型的中繼節(jié)點，考慮公平中繼選擇的出發(fā)點應(yīng)該是不同的;此外，還有如何在多中繼選擇 中合理分配功率提高系統(tǒng)容量的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對W上問題，本發(fā)明在中繼節(jié)點分類的基礎(chǔ)上，從不同的角度出發(fā)，提供若干通 信場景中的多中繼選擇方法，能夠克服前述缺陷，具有重要的應(yīng)用價值。本發(fā)明的主要特 點：（1)在多中繼選擇中進行功率分配，并利用分配的功率為電池供電的中繼節(jié)點分配信噪 比權(quán)重，達到延長網(wǎng)絡(luò)生命周期的目的。（2)對電池供電和電網(wǎng)供電的中繼節(jié)點，分別從分 配功率和節(jié)點負(fù)荷的角度考慮中繼選擇的公平性，設(shè)計相應(yīng)的中繼選擇方法，具有合理性。
[0005] 本發(fā)明技術(shù)方案：
[0006] -種基于節(jié)點分類和注水功率分配的多中繼選擇方法，所述方法包括:系統(tǒng)至少 由1個源節(jié)點、M個中繼節(jié)點、1個目的節(jié)點構(gòu)成;選擇其中L個中繼節(jié)點進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，1< L <M;對于從M個中繼節(jié)點中選取L個中繼節(jié)點的任意組合，當(dāng)組合中僅存在電池供電的中繼
中同時存在電池供電和電網(wǎng)供電的中繼節(jié)點時，對于采用電池供電的中繼節(jié)點，計算 節(jié)點時，計算 含中僅存在 電網(wǎng)供電的 值；當(dāng)組合
值;對于采用電網(wǎng)供電的中繼節(jié)點， 計莫
值，將運兩值之和作為該組合的值；然后 選取最大值對應(yīng)的組合中的中繼節(jié)點為所選中繼節(jié)點。
【具體實施方式】
[0007] 協(xié)作通信系統(tǒng)由1個源節(jié)點、M個中繼節(jié)點和1個目的節(jié)點構(gòu)成，從中選擇L(1<L< M)個中繼節(jié)點進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，M個中繼節(jié)點構(gòu)成中繼節(jié)點集合Srelay。源節(jié)點和所選L個中繼 節(jié)點用于中繼某一業(yè)務(wù)的功率之和為Pt,源節(jié)點發(fā)射功率為（I-Q)Pt,所選L個中繼節(jié)點的發(fā) 射功率之和為aPT，采用注水功率分配算法分配各中繼節(jié)點功率。根據(jù)設(shè)備供電來源的不 同，將中繼節(jié)點分為電池供電的中繼節(jié)點和電網(wǎng)供電的中繼節(jié)點，因此系統(tǒng)中可W存在S 個場景，即：（1)僅存在電池供電的中繼節(jié)點；（2)僅存在電網(wǎng)供電的中繼節(jié)點；（3)同時存在 電池和電網(wǎng)供電的中繼節(jié)點。記（
即取0和X中的最大值，Min{xi,X2}表示取Xi和 X2中的最小值；O2表示噪聲功率并假設(shè)所有節(jié)點的噪聲功率相同，y為滿足功率限制
的水位;假設(shè)所有中繼節(jié)點的業(yè)務(wù)信道數(shù)相等且為Nt。
[0008] 場景（1):僅存在電池供電的中繼節(jié)點時的中繼選擇
[0009] 當(dāng)協(xié)作通信系統(tǒng)中僅存在電池供電的中繼設(shè)備時，對于從M個中繼節(jié)點中選取L個 中繼節(jié)點的任意組合，計算
直，其中i =1，2，* ? -，L，為組合的元素，、1和Aid分別表示源節(jié)點到組合中第i個元素對應(yīng)的中繼 節(jié)點之間的鏈路和組合中第i個元素對應(yīng)的中繼節(jié)點到目的節(jié)點之間的鏈路的信道增益，e 為功率權(quán)重;選取最大值所對應(yīng)的組合中的中繼節(jié)點為轉(zhuǎn)發(fā)中繼節(jié)點。
[0010] 場景(2):僅存在電網(wǎng)供電的中繼節(jié)點時的中繼選擇
[0011] 當(dāng)協(xié)作通信系統(tǒng)中僅存在電網(wǎng)供電的中繼節(jié)點時，對于從M個中繼節(jié)點中選取L個 中繼節(jié)點的任意組合，計算
值，其中i = 1， 2, ???，L，為組合的元素，Asi和Aid分別表不源節(jié)點剖組合中巧i個兀素對應(yīng)的中繼節(jié)點 之間的鏈路和組合中第i個元素對應(yīng)的中繼節(jié)點到目的節(jié)點之間的鏈路的信道增益，m為 組合中第i個元素對應(yīng)的中繼節(jié)點當(dāng)前被占用的業(yè)務(wù)信道數(shù)，S為負(fù)荷權(quán)重;選取最大值所 對應(yīng)的組合中的中繼節(jié)點為轉(zhuǎn)發(fā)中繼節(jié)點。
[0012] 場景(3):同時存在電池和電網(wǎng)供電的中繼節(jié)點時的中繼選擇
[0013] 當(dāng)協(xié)作通信系統(tǒng)中同時存在電網(wǎng)和電池供電的中繼節(jié)點時，對于從M個中繼節(jié) 點中選取L個中繼節(jié)點的任意組合：對于組合中采用電池供電的中繼節(jié)點，計算
值，其中i = l，? ? ?為組合 中采用電池供電的中繼節(jié)點數(shù)目，、1和、d分別表示源節(jié)點到b個電池供電的中繼節(jié)點中的 第i個中繼節(jié)點之間鏈路和^個電池供電的中繼節(jié)點中的第i個中繼節(jié)點到目的節(jié)點之間 鏈路的信道增益，e為功率權(quán)重；對于組合中采用電網(wǎng)供電的中繼節(jié)點，計算
直，其中i = l，* ? -，L2，L2為組合中采用電網(wǎng) 供電的中繼節(jié)點數(shù)目，、1和、d分別表示源節(jié)點到L2個電網(wǎng)供電的中繼節(jié)點中的第i個中繼 節(jié)點之間鏈路和L2個電網(wǎng)供電的中繼節(jié)點中的第i個中繼節(jié)點到目的節(jié)點之間鏈路的信道 增益，m為L2個電網(wǎng)供電的中繼節(jié)點中的第i個中繼節(jié)點當(dāng)前被占用的業(yè)務(wù)信道數(shù)，S為負(fù)荷 權(quán)重;計算上述兩值的和;選取最大和值對應(yīng)的組合中的中繼節(jié)點為轉(zhuǎn)發(fā)中繼節(jié)點。
【主權(quán)項】
1. 一種基于節(jié)點分類和注水功率分配的多中繼選擇方法，所述方法包括： (1) 系統(tǒng)至少由1個源節(jié)點、Μ個中繼節(jié)點、1個目的節(jié)點構(gòu)成;選擇其中L個中繼節(jié)點進 行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，1^L<M; (2) 系統(tǒng)中僅存在電池供電的中繼節(jié)點時，對于從Μ個中繼節(jié)點中選取L個中繼節(jié)點的 任意組合，計I直，其中1 = 1， 2, · · ·，L，為組合的元素； (3) 選取最大值所對應(yīng)的組合中的中繼節(jié)點為轉(zhuǎn)發(fā)中繼節(jié)點； 其中：源節(jié)點和所選L個中繼節(jié)點用于發(fā)射某一業(yè)務(wù)的功率之和為Ρτ;源節(jié)點發(fā)射功率 為（Ι-α)Ρτ;所選L個中繼節(jié)點的發(fā)射功率之和為αΡτ;〇2表示噪聲功率并假設(shè)所有節(jié)點的噪 聲功率相同；Asi和分別表示源節(jié)點到組合中第i個元素對應(yīng)的中繼節(jié)點之間的鏈路和組 合中第i個元素對應(yīng)的中繼節(jié)點到目的節(jié)點之間的鏈路的信道增益；μ為滿足功率限制的水位;β為功率權(quán)重。2. -種基于節(jié)點分類和注水功率分配的多中繼選擇方法，所述方法包括： (1) 系統(tǒng)至少由1個源節(jié)點、Μ個中繼節(jié)點、1個目的節(jié)點構(gòu)成;其中選擇L個中繼節(jié)點進 行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，1^L<M; (2) 系統(tǒng)中僅存在電網(wǎng)供電的中繼節(jié)點時，對于從Μ個中繼節(jié)點中選取L個中繼節(jié)點的 任意組合，計莫值；，其中1 = 1,2,· · ?.L，為 組合的元素； (3) 選取最大值所對應(yīng)的組合中的中繼節(jié)點為轉(zhuǎn)發(fā)中繼節(jié)點； 其中：源節(jié)點和所選L個中繼節(jié)點用于中繼某一業(yè)務(wù)的功率之和為Ρτ;源節(jié)點發(fā)射功率 為（Ι-α)Ρτ;所選L個中繼節(jié)點的發(fā)射功率之和為αΡτ;〇2表示噪聲功率并假設(shè)所有節(jié)點的噪 聲功率相同；Asi和分別表示源節(jié)點到組合中第i個元素對應(yīng)的中繼節(jié)點之間的鏈路和組 合中第i個元素對應(yīng)的中繼節(jié)點到目的節(jié)點之間的鏈路的信道增益；μ為滿足功率限制-的水位;所有中繼節(jié)點的業(yè)務(wù)信道數(shù)相等且為Ντ;ηι為組合中第i個元素對應(yīng) 的中繼節(jié)點當(dāng)前被占用的業(yè)務(wù)信道數(shù);δ為負(fù)荷權(quán)重。3. -種基于節(jié)點分類和注水功率分配的多中繼選擇方法，所述方法包括： (1)系統(tǒng)至少由1個源節(jié)點、Μ個中繼節(jié)點、1個目的節(jié)點構(gòu)成;其中選擇L個中繼節(jié)點進 行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，1^L<M; (2 )當(dāng)系統(tǒng)中同時存在電池供電和電網(wǎng)供電的中繼節(jié)點時，對于從Μ個中繼 節(jié)點中選取L個中繼節(jié)點的任意組合：對于組合中采用電池供電的中繼節(jié)點，計算直，其中i = l，· · ·山山為組合中采 用電池供電的中繼節(jié)點數(shù)目，λη和分別表示源節(jié)點到Li個電池供電的中繼節(jié)點中的第i個中繼 節(jié)點之間鏈路和Li個電池供電的中繼節(jié)點中的第i個中繼節(jié)點到目的節(jié)點之間鏈路的信道增益； 對于組合中采用電網(wǎng)供電的中繼節(jié)點，計莫直， 其中1 = 1，. . .，L2，L2為組合中采用電網(wǎng)供電的中繼節(jié)點數(shù)目，Asi和Aid分別表示源節(jié)點 到L2個電網(wǎng)供電的中繼節(jié)點中的第i個中繼節(jié)點之間鏈路和L2個電網(wǎng)供電的中繼節(jié)點中的 第i個中繼節(jié)點到目的節(jié)點之間鏈路的信道增益;計算上述兩值的和； (3)選取最大和值對應(yīng)的組合中的中繼節(jié)點為轉(zhuǎn)發(fā)中繼節(jié)點； 其中：源節(jié)點和所選L個中繼節(jié)點用于中繼某一業(yè)務(wù)的功率之和為Ρτ;源節(jié)點發(fā)射功率 為（Ι-α)Ρτ;所選L個中繼節(jié)點的發(fā)射功率之和為αΡτ;〇2表示噪聲功率并假設(shè)所有節(jié)點的噪 聲功率相同；μ為滿足功率限帶的水位;所有中繼節(jié)點的業(yè)務(wù)信道數(shù)相等且 為化;m為L2個電網(wǎng)供電的中繼節(jié)點中的第i個中繼節(jié)點當(dāng)前被占用的業(yè)務(wù)信道數(shù);β為功率 權(quán)重;δ為負(fù)荷權(quán)重。
【文檔編號】H04W40/22GK105846869SQ201610333552
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月18日
【發(fā)明人】肖琨, 周忠瑤, 廖麗麗
【申請人】廣西師范大學(xué)